可通信的电力电子型换相器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种可通信的电力电子型换相器及其控制方法，能够与上级单元进行信息的自由实时交互，提供可靠的实时监测，极大的提高了工作效率。所述换向器包括依次连接的DSP，控制电路和电力电子开关，依次连接在DSP输入端的A\D转换器和互感器，以及为DSP和控制电路供电的供电模块；电力电子开关的一端分别对应连接供电系统的A、B、C三相，另一端连接设置有地线的负载；互感器设置在负载上；互感器用于采集负载运行情况，并经A\D转换器转送到DSP中；控制电路用于对电力电子开关进行驱动控制；DSP用于根据负载运行情况控制电力电子开关，并与上级主控单元进行通信；电力电子开关用于在DSP的控制负载在三相供电线与地线之间的通断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子信息
，具体为。
技术介绍
换相器是一种用于将三相供电系统中的负载由某一相供电切换至另一相供电的装置。该装置主要用于改善电网运行中的三相不平衡状态，减少电路与配电变压器的电能损耗、改善配电出力减少、维持电压、减少中性线电能损耗、提高电动机负载的运行效率、保证电网的安全运行。即换相器是一种用于改善电能质量的装置。其对电网的功率补偿动态可调，具有方法直接、较高的效率与较快的动态的响应。电力电子型换相器是指该换相器装置的切换开关部分是由可控硅等电力电子元件实现的，通过对应用各种可控硅的运行特性来决定其门极的控制方式来实现某一路的通断以实现负载换相。电力电子型换相器控制方式多样灵活，换相速度极快，可在改善电能质量中起到重要作用。在现有的换相器中多使用机械开关或者继电器而没有使用电力电子元件实现开关功能的装置，并且没有与上级单元进行复杂信息的自由实时交互的功能，不能对各个单个负载的工作状况提供实时快速可靠的监测。在电网自动化、智能化、信息化、测控一体化的发展方向下，不能够缺少这样的智能化的终端。只有具有这样的装置，才能对电网中数量庞大的负载进行实时而精确的自动化操作。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种，能够与上级单元进行信息的自由实时交互，提供可靠的实时监测，极大的提高了工作效率。本专利技术是通过以下技术方案来实现:可通信的电力电子型换相器，包括依次连接的DSP，控制电路和电力电子开关，依次连接在DSP输入端的A\D转换器和互感器，以及为DSP和控制电路供电的供电模块；电力电子开关的一端分别对应连接供电系统的A、B、C三相，另一端连接设置有地线的负载；互感器设置在负载上；互感器用于采集负载运行情况，并经A\D转换器转送到DSP中；控制电路用于对电力电子开关进行驱动控制；DSP用于根据负载运行情况控制电力电子开关，并与上级主控单元进行通信；电力电子开关用于在DSP的控制负载在三相供电线与地线之间的通断。优选的，每相对应的电力电子开关包括五个整流二极管和一个MOSFET ；M0SFET的栅极连接控制电路中驱动电压的正电压端，源极连接控制电路中驱动电压的地端以及整流二极管D4的阳极，漏极连接整流二极管D3的阴极，整流二极管D3的阳极分别连接整流二极管D2和D5的阴极，整流二极管D2的阳极连接整流二极管D1的阴极，整流二极管D5的阳极连接整流二极管D4的阴极，整流二极管D1和D4的阳极连接；整流二极管D1和D2之间设置连接对应相的供电端，整流二极管D4和D5之间设置连接接地端。优选的，控制电路中设置有对应每相供电电路的光耦隔离。进一步，所述的供电模块包括若干相互独立的隔离电源，隔离电源分别对应为DSP和经光耦隔离后的控制电路各部分供电。优选的，DSP设置有用于与主控单元的通讯线连接的输入端口，以及与现场控制命令输入线连接的输入端口。优选的，互感器和A\D转换器之间设置有模拟调理电路，用于对从采集到的负载运行电压电流进行调理。可通信的电力电子型换相器控制方法，包括如下步骤，步骤1，上级主控单元对换相器发出初始化命令，换相器内部的DSP存储上级主控单元规定的通信方式，再根据串行或并行的通信方式接收并存储自己被分配的通信地址；步骤2，DSP对初始工作相对应的控制电路给出触发信号，触发信号经控制电路形成触发电压提供给对应的电力电子开关，使其导通，负载由初始工作相供电；步骤3，获取当前工作相的状态信息，当DSP收到换相命令时，DSP停止当前工作相的触发信号，提供目标相对应相的触发信号，完成换相操作。优选的，步骤3具体包括如下步骤，步骤3.1，判断是否收到现场换相命令；是则停当前相触发，开始目标相触发，并修改当前工作相状态信息；否则执行步骤3.2 ;步骤3.2，判断是否收到上位机换相命令；是则停当前相触发，开始目标相触发，并修改当前工作相状态信息；否则执行步骤3.3 ;步骤3.3，判断时候收到查询命令；是则保持当前触发信号，调用A\D转换器输出负载功率参数和工作相状态信息；否则保持当前触发信号。优选的，步骤2中，所述的初始工作相由上位机给定，否则初始工作相为DSP内部默认的初始工作相。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术可通讯的电力电子型换相器，通过电力电子元件进行负载对应相供电的切换，代替了继电器或者机械开关，并通过单片机进行智能控制而具有通信功能，可向上级主控模块报告其控制的单个负荷的运作情况并接受上级主控模块的换相命令。在换相过程上具有高度快速性，可对负载实现不断电换相。该系统可接受上级主控单元的命令而可精确的具体对某一指定的负载进行换相，使得整个系统的三相不平衡调整过程具有高度的精确性与选择性。该系统具有测量单元，因此可以实现测控一体，将其管理的负载运行情况实时的返回至主控单元。该系统具有的通信功能使得其具有应用于高度智能化的电网的潜力，符合电网的发展方向，填补配电领域有关换相器智能化的技术空白。本专利技术可广泛应用于各种有平衡三相负载的需要的各种场合。【附图说明】图1为本专利技术实例中所述电力电子开关的结构示意图。图2为本专利技术实例中所述换向器的系统结构框图。图3为本专利技术实例中所述换相器工作逻辑框图。【具体实施方式】下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术可通讯的电力电子型换相器，使用了电力电子元件代替了继电器或者机械开关，并通过单片机进行智能控制而具有通信功能，可向上级主控模块报告其控制的单个负荷的运作情况并接受上级主控模块的换相命令。如图2所示，其包括DSP，控制电路，A\D转换器、数个隔离的供电模块以及由MOSFET和整流二极管构成的开关电路。DSP负责对本负载运行情况采样的控制、对MOSFET触发信号的控制以及与上级主控单元的通信，开关电路负责保证能够完全可控的控制负载在三相供电线与地线之间的通断。隔离电源提供各自隔离的电源与地对DSP以及光耦的DSP端、三相的驱动电路进行供电。其中，DSP上同时设有换相命令开关与接受上级主控单元换相命令的端口。本专利技术具有采样功能，可对该换相器所管理的负载的电压电流进行采样并具有通信能力将采样结果送返至主控单元。每个换相器都具有选通端口，用于外接地址译码器便于主控单元选择某一具体的换相器。其电力电子开关使用了整流二级管与MOSFET相组合的方式。通过设置的互感线圈，模拟调理模块与A\D转换器用于从负载侧采集负载运行电压电流，实现装置的测控一体化。对各个模块进行隔离供电，采用对等设计，各相以及控制模块各使用一个供电的隔离电源。本专利技术所述的换向器能够接受主控单元编址命名，接受主控单元查询负载运行状况，接受主控单元换相命令等的具体规则。本专利技术与主控单元进行通讯时的具体规则，包括接受主控单元编址命名，接受主控单元查询负载运行状况，接受主控单元换相命令等的具体规则。本专利技术所述的换向器上设置有现场操作按钮，可以在主机通讯失灵的情况的下仍然保持基本的控制功能。其工作主电路，即开关电路使用二极管与MOSFET的组合方式，即MOSFET与二极管组成的桥式电路的组合。具体的，本专利技术能够用于改善三相供电系统的三相不平衡状态并与主控单元进行通信，用于实现对保证三相供电系统的平衡，便于其他装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
可通信的电力电子型换相器，其特征在于，包括依次连接的DSP，控制电路和电力电子开关，依次连接在DSP输入端的A\D转换器和互感器，以及为DSP和控制电路供电的供电模块；电力电子开关的一端分别对应连接供电系统的A、B、C三相，另一端连接设置有地线的负载；互感器设置在负载上；互感器用于采集负载运行情况，并经A\D转换器转送到DSP中；控制电路用于对电力电子开关进行驱动控制；DSP用于根据负载运行情况控制电力电子开关，并与上级主控单元进行通信；电力电子开关用于在DSP的控制负载在三相供电线与地线之间的通断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张杭，王欣之，白云飞，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61